Реактор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 17295 9) ъЖ. 8 04 51)5 Е ю зерни торам поль нефт ской цилин- становзину с дричленн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗС)Б АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Рейхфельд В.Д., Шеин В,С., Ермаков В.И. Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука. Л.: Химия, 1985, с. 61.Авторское свидетельство СССР М 778776, кл, В 01 .3 8/04, 1983.(57) Изобретение относится к оборудованию для процессов контактирования жидкости или газа с неподвижным слоем зернистого слоя зернистого материала, может использоваться в процессах контактирования жидкости или газа в неподвижным слоем катализатора и позволяет упростить констзобретение относится к оборудовадля процессов контактирования жидкоили газа с неподвижным слоем стого материала, в частности, к реакрадиального типа, и может быть исзовано, например, в химической, еперерабатывающей и нефтехимичепромышленности.звестен реактор, включающий еский корпус и коаксиально у ую в нем кольцевую кор рукцию и улучшить условия техники безопасности. Реактор, включающий цилиндрический корпус и коаксиально установленную в нем перфорированную кольцевую корзину с катализатором, радиус внутренней полости которой определяется из соотношения: 2(Чсл + ЛЯ 1)/ Р 141(Чсл + Л И 1) + +2 ЛЯ 1+ с й Чсл+ й 1 В 1 )- сл В 1)Хх 1 (Чсл+ ЛЯ 1)0,05, где В 1 - радиус внутренней полости кольцевой корзины;- высота слоя катализатора; Чсл - объем слоя катализатора; фсл = 3,5 ф (1 - е)/Г с 3 - коэффициент гидравлического сопротивления слоя катализатора; Е - порозность слоя катализатора; бз - средний эквивалентный диаметр частицы катализатора; Ф - фактор формы частиц катализатора; 1 2 = 1 Р 3 ( - Р 12 + Ъ- у 1 2/2 л коэф фициенты гидравлического сопротивления внутренней и внешней стенок перфорированной кольцевой корзины; у 1,2 - доли свободного сечения внутренней и внешней стенок перфорированной кольцевой корзины. 2 ил. катализатором, внутренняя полость которой образует распределительный канал, По этому каналу реагенты поступают в слой катализатора в направлении, перпендикулярном оси аппарата.Недостаток данного реактора заключается в том, что его конструкция не обеспечивает равномерного распределения. потока реагентов по всему объему катализатора, что снижает эффективность процесса и ухудшает качество выходных продуктов,Наиболее близким к предлагаемому является реактор, включающий цилиндрический корпус и коаксиально установленную в нем кольцевую корзину с катализатором, внутри которой размещено центральное тело вращения. Радиус тела вращения определяется соотношением; 1 54 13 21 Го У 4(г 3 - г) (1 - у) 4(г 2 - г 1)(г 3 - Я)(1 - у) где ф =. 1 --- относительная площадьгопоперечного сечения распределительного канала с центральным телом оптимальнойформы,Для достижения указанной цели предлагается в реакторе, включающем цилиндрический корпус и коаксиально установленную в нем перфорированную кольцевую корзину с катализатором, определять радиус внутренней полости кольцевой корзины из соотношения 2 С сл+Л 12йЬЕ +дои) + Ьай + ЬвЕ +дФ) - ЬФ+ Щ где Й 1 - радиус внутренней полости кольцевой корЗины;. - высота слоя катализатора;Чсл - объем слоя катализатора;- коэффбао сопротивления с ициент г катализаравличтора; порозность слоя катали- средний Эквиваленты катализатора;фактор формы частиц к затора;ый диаметр ализатора; д = )н 3 (1 - д + ) гкоэффициенты гидравлического сопротивления внутренней и внешней стенок перфорированной кольцевой корзины;ф 1,2-доли свободного сечения внутренней и внешней стенок перфорированной кольцевой корзины.В результате анализа экспериментально обоснованной математической модели аэродинамики радиального реактора было получено соотношение, связывающее не - 1,2равномерность распределения потока реагентов по слою катализатора с относительным перепадом давления в распределительном канале, образованном внутренней 5 полостью кольцевой корзины, в диапазонеизменения относительного перепада давления от 1 до 2,5, что охватывает практически все реальные радиальные реактора с неподвижным слоем катализатора. Это соотно шение 1 Лрм2 Лр- упрощение конст- ение условий техниобеспечении равно- потока реагентов по умакс Чмин степень неравномермакса реагентов;ии - максимале радиальнойа реагентова; ности пото Чмакс Ч ное значен рости пото катализатоное и минималькомпоненты скоа входе в слой 15 г - текущий радиус центрального тела;го - радиус входного сечения распределительного канала;у = х/ - относительная координата; х - расстояние от вершины до произ вольного сечения центрального тела;- высота центрального тела;Ь - коэффициент гидравлического сопротивления распределительного канала;г 1 - внутренний радиус кольцевого кана ла;г 2 - внешний радиус кольцевого канала; А 2 - коэффициент гидравлического сопротивления кольцевого канала.Данный реактор за счет использованияв распределительном канале тела вращения со специально рассчитанным радиусом обеспечивает более равномерное распределение потока реагентов по всему обьему катализатора, Однако профилированное теЗ 5 ло вращения имеет сложную форму и, следовательно, трудоемко в изготовлении.Наличие тела вращения в распределительном канале усложняет конструкцию аппарата. Кроме того, при высоких температурах 40 ведения процесса возможен разрыв металлической конструкции тела вращения вследствие возникающих в ней напряжений, в полом теле могут скапливаться взрывоопасные компоненты реакционной смеси, что при продувке аппарата воздухом приведет к взрыву.Цель изобретениярукции реактора и улучшки безопасности при50 мерного распределенияслою катализатора,Ь Рк =р Овх/2 - перепад давления в распределительном канале;р - плотность смеси реагентов при рабочих условиях;Овх = О/(й В ) - скорость потока нагвходе в распределительный канал;0 - расход смеси реагентов при рабочих условиях; перепад давления на слое катализатора истенках перфорированной кольцевой корзины, составляющий основную долю сопротивления всего реактора; 15 й 2 = члl(д ) + Ж - радиус внешней стенки кольцевой корзины.Для достижения равномерного рас пределения потока реагентов достаточно иметь д0,05, Тогда при подстановке выражений для ЛРк и Л Р в выражение (3) получим соотношение (2) для расчета радиуса внутренней полости кольцевой корзи ны, при котором достигается равномерное распределение потока реагентов по слою катализатора.Конструктивная схема предлагаемого реактора представлена на фиг.1. 30Реактор содержит цилиндрический корпус 1, коаксильную установленную в нем перфорированную кольцевую корзину 2 с катализатором 3, патрубки для ввода 4 и вывода 5 потока реагентов, Внутренняя по лость кольцевой корзины образует распределительный канал 6. Реактор работает следующим образом. Поток реагентов через патрубок 4 подается в распределительный канал 6, откуда 40 поступает в слой катализатора 3. Пройдя через слой катализатора 3 и внешнюю стенку перфорированной кольцевой корзины 2, поток реагентов по кольцевому пространству, образованному корпусом 1 и внешней 45 стенкой кольцевой корзины 2 - собирающему каналу - попадает в патрубок 5 и выводится из реактора.П р и м е р. На "холодном" стенде осуществлен эксперимент с аппаратом в корпу се которого коаксиально установлена перфорированная кольцевая корзина. В корзину засыпан известняк, Для данного аппарата: Чл = 0,075 м; сл = 19800 м(определен экспериментально); р 1,г =0 для сет ки с ячейкой 0,003 х 0,003 м, из которой изготовлена корзина, тогда ф 1,г = 0;= 0,8 м. Радиус распределительного канала, рассчитанный по формуле (2) составляет: Й 1==0,065 м. Радиус внешней перфорированной обечайки для Чсл = 0,075 м составляет 0,185 м.Во внутреннюю полость кольцевой корзины - распределительный канал аппарата подавали при нормальных условиях воздух с расходом 0,14 м /с. Скорости воздуха на выходе из слоя зернистого материала замеряли термоанемометром со специальным цилиндрическим насадком в 24 точках поперечного сечения слоя по 12 ярусам.На фиг.2 представлен профиль относительных скоростей газа на выходе из слоя зернистого материала, замеренных экспериментально и рассчитанных по математической модели, Как видно из фиг.2, профиль практически равномерный.Степень неравномерности распределения потока, газа рассчитанная для данного аппарата по формуле (3), составляет д = =0,017.Таким образом, использование предлагаемого реактора обеспечивает равномерное распределение потока реагентов по слою катализатора. При этом в сравнении с прототипом упрощается конструкция реактора, ухудшаются условия техники безопасности. Формула изобретения Реактор, содержащий цилиндрический корпус и коаксиально установленную в нем перфорированную кольцевую корзину с катализатором, отличающийся тем,что, с целью упрощения конструкции и улучшения условий техники безопасности, радиус В внутренней полости кольцевой корзины определяется из соотношения 2 1. и+3150.5.аВ(ч,. +лоб)+Ьай+Ьафъ+лОЙ)-ЬайаРю+лИЭ де- высота слоя катализатора;Чл - объем катализатора, слкоэффициенидз равлического сопротивления катализатора; е - порозность слоя катализатора; бз - средний эквивалентный диаметр частицы катализатора;Ф - фактор формы частицы катализатора;д = р (1-уд+ коэффициенты гидравлического сопротивления внутренней и внешней стенок перфорированной кольцевой корзины;р 1,г - доли свободного сечения внутренней и внешней стенок перфорированной кольцевой корзины.10 1729565 Щ 02 0 4 Составитель И. Лукьяненк аказ 1459 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 роизводствен едактор М. Товтин Техред М,Моргентал Корректор М. Максимишинец